Руководитель проекта:

Газизов М.Р.

Национальная Ассоциация Инноваций и Развития Информационных Технологий

Российской Академии Наук

При поддержке

Технология СТП сплава АА2139

Всероссийский конкурс инновационных проектов

Белгород 2011

Что такое СТП?

СТП (сварка трением с перемешиванием, friction stir welding) –

один из самых высокоэффективных способов стыкового

соединения заготовок из трудносвариваемых алюминиевых сплавов.

Был разработан Британским институтом сварки в 1991г.

Непрерывное совершенствование оборудования и инструмента

обеспечили воспроизводимость качества и высокие механические

характеристики соединений СТП, и расширили возможности

применения данной технологии.

Процесс сварки трением с перемешиванием

1. Твердофазный процесс, что исключает проблему горячего растрескивания, пористости и отклонения химического состава шва;

Достоинства метода:

2. Полностью механизированный процесс и не требует специальных навыков от оператора;

3. Отсутствие необходимости создания защитных газовых атмосфер и применения расходной проволоки;

4. Не требует качественной подготовки кромок свариваемых деталей;5. Возможность сваривать сложные конструкции в двух и трех измерениях;6. Высокий показатель прочности соединения относительно основного материала;7. Отсутствие ультрафиолетового и электромагнитного излучения; низкий уровень

шума, а также отсутствие брызг раскаленного металла и дыма при работе установки;

8. Высокая скорость сваривания.

Сплав АА2139 на сегодняшний день является самым

жаропрочным алюминиевым сплавом.

Почему сплав АА2139?

Высокая вязкость разрушения позволяет

использовать даже для пассивного бронирования

аэромобильной техники!

Относится к классу трудносвариваемых сплавов термическими и термомеханическими методамиНедостаток!

Сплав АА2139 -

жаропрочный алюминиевый

сплав используемый в

авиастроении и космической

промышленности

Цель проекта: Разработать технологию высокопрочного соединения листов из трудноусваиваемого алюминиевого сплава АА2139 методом СТП.

Соединения повышенной прочности планируется получать механическим методом – СТП.

В результате механического перемешивания происходит локальный разогрев металла шва до температур 450-500°С. Однако наличие градиента температур приводит к уменьшению прочности в зоне термического влияния.

Существующая на данный момент технология СТП сплавов АА2ХХХ серии позволяет получить прочность соединения ~0,7 от прочности основного материала.

Для уменьшения данного эффекта предлагается использовать дополнительный теплоотвод, который уменьшит размер зоны термического влияния и, следовательно, приведет к повышению прочности соединения до ~0,9-1!

Вид результирующей продукции

Технология высокопрочного соединения листов из алюминиевого

сплава АА2139 методом СТП. Создание швов повышенной прочности

за счет применения дополнительного теплоотвода и оптимизации

параметров СТП.

Функции

Дополнительные:

•Научная значимость: выполнение данного проекта позволит

описать механизмы повышения прочности соединений из

алюминиевого сплава системы Al-Cu-Mg-Ag при сварке трением с

перемешиванием за счет дополнительного теплоотвода.

Базовые:

•увеличить прочность сварных конструкций из сплава АА2139;

•расширить возможности применения сплава АА2139.

Потенциальные потребители

• авиационная промышленность;

• ракетно-космическая промышленность;

• оборонно-промышленный комплекс.

Существующий аналог

Технология создания клепаного соединения (КС) из

трудносвариваемых сплавов

НЕДОСТАТКИ КС перед СТП: •увеличение веса клепаных конструкций;•ослабление склепываемого материала в местах образования отверстий под заклепки;•значительное число технологических операций;•значительный уровень шума и вибраций.

Используемое оборудование

Технологическое оборудование:

1.прокатный стан;

2.экспериментальная установка СТП AccuStir

компании General Tool Company.

3.печь электросопротивления с

термоконтроллером Nabertherm.

Используемое оборудование

Аналитическое оборудование1.оптический микроскоп Olympus GX71 ;2.сканирующий электронный микроскоп FEI Quanta 600;3.просвечивающий электронный микроскоп FEI Tecknai G2;4.цифровой твердомер по микро-Виккерсу Wolpert 402MVD;5.электромеханическая испытательная машина Instron 5882;6.Маятниковый копер Instron SI-1M;

Центра коллективного использования научным оборудованием «Диагностика структуры и свойств наноматериалов»

Реализация проекта

при Белгородском государственном национальном исследовательском университете (НИУ «БелГУ»)

Данная работа будет выполнена на базе

Затраты и сроки реализации

Основные статьи расходов:•покупка алюминиевого сплава АА2139;•использование технологического оборудования (прокатный стан, машина СТП, печь электросопротивления);•использование аналитического оборудования (микроскопия, механические испытания).

Предполагаемый срок реализации проекта: февраль – август 2012